Fisiologia Pulmonar

VENTILAÇÃO
MECÂNICA
Fisiologia e Fisiopatologia
Tatiane Melo de Oliveira
R4 em UTI Pediátrica
Hospital Regional da Asa Sul/Hospital Materno Infantil de Brasília
Brasília, 31 de janeiro de 2014
www.paulomargotto.com.br
Diferenças Anatômicas e
Fisiológicas
 As crianças apresentam uma anatomia diferente da dos
adultos, não só pelo tamanho das estruturas, com
distribuição anatômica e maturidade fisiológica.
 Essas diferenças tornam as crianças mais suscetíveis a
desenvolver insuficiência respiratória aguda.
 Obstrução do fluxo aéreo;
 Fadiga muscular;
 Alterações na complacência e resistência pulmonar.
Via aérea de menor calibre
Via aérea em menor número
 A via aérea distal é relativamente mais estreita e não
totalmente formada até 5 anos de idade, levando a um
grande aumento na resistência da via aérea periférica.
 O suporte cartilaginoso da traquéia é responsável pela
estabilidade da via aérea de condução:
 A relativa fraqueza deste suporte leva a compressão dinâmica
da traquéia em situações com alto fluxo expiratório e
aumento da resistência da via aérea.
Alvéolos
 O fato de a criança ter um menor número de alvéolos
faz com que tenha menor reserva de troca gasosa,
predispondo a IRA.
 Ao mesmo tempo a criança tem maior potencial de
recuperação, já que ocorre um aumento importante ao
longo do tempo.
Ventilação Colateral
 Nos lactentes, os poros de Kohn (interalveolares) e os
canais de Lambert (bronquíolo alveolares) são ausentes
ou em menor número e tamanho.
 A ventilação em unidades obstruídas é mais difícil, com
prejuízo à troca gasosa e facilitando a ocorrência de
atelectasias.
Resistência ao Fluxo
 É a diferença de pressão necessária para manter um
determinado fluxo através de um sistema.
R = ΔP/Q
Q = π ΔP r4/ 8 n l
R = 8 n l / π r4
 A resistência é diretamente proporcional a viscosidade do
gás e ao comprimento do tubo e inversamente proporcional
à quarta potencial do raio.
Resistência ao Fluxo
 Maior a resistência quanto:
 Maior o raio e maior o comprimento do tubo.
 Maior o fluxo turbulento (Ex: Vc e FR altos)
Complacência
 Mudança de volume para uma determinada mudança
de pressão.
C = ΔV / ΔP
 Composta por:
 Complacência da caixa torácica.
 Complacência pulmonar.
Complacência Torácica
 As costelas são cartilaginosas e horizontalizadas e a
caixa torácica é mais circular.
 As costelas já estão elevadas contribuindo pouco com o
volume corrente.
 O diafragma é mais achatado e seu ângulo de inserção
na caixa torácica é muito aberto.
 Prejudicando o mecanismo de alavanca durante a
contração muscular
Complacência Torácica
 A composição das fibras musculares é diferente:
 Apresenta fibras do tipo I em menor proporção que nos
adultos.
 Responsáveis pela contração lenta e e maior capacidade
oxidativa, sendo mais resistente a fadiga.
Complacência Torácica
 Durante o sono REM (50% do tempo de sono do RN):
 Relaxamento dos músculos intercostais que ajudam a
estabilizar a caixa torácica durante a inspiração;
 Movimento paradoxal da musculatura, com prejuízo no
aumento do volume intratorácico e consequente piora
da ventilação.
• Esterno menos
calcificado
• Costelas mais
maleáveis
• Musculatura menos
desenvolvida
complacência
de caixa
torácica
Maior tendência à colapso na expiração
Complacência Pulmonar
 Reflete as propriedades físicas do pulmão.
 Complacência dinâmica
 Vc / Pins – PEEP
 Complacência estática
 Vc / Pplatô – PEEP

Quando chego na Pins ainda tenho fluxo e se tenho fluxo ainda tenho resistência.
Adulto
63mls/kg
100%
82mls/kg
80%
CV
60% CV
40%
20%
0%
Volume
corrente
Capacidade pulmonar total
Criança
Volume
Fecha/o
Volume
corrente
Volume
de
reserva
expirat.
Capacidade
de
fechamento
CRF
CRF
Volume
residual
Volume
residual
CC
PEEP x VOLUME CRÍTICO DE
FECHAMENTO
CRF*
Volume Crítico
Fechamento*
Normal
SDRA
PEEP
SDRA com
PEEP
* Gemência: tentativa
de aumentar a CRF e
reduzir trabalho
respiratório
O2 100%
O2
CO2
N2
H2O
3 a 5 min
O2 O2
O2 O
2
O2
O N2 mantem ar dentro do alvéolo. Se oferto 100% de O2 eu retiro N2 e meu
O2 é reabsorvido. No alvéolo que está ruim, eu gero atelectasia de reabsorção.
•  Número de alvéolos
• Paredes espessadas
• Menos elastina no
parênquima pulmonar
• Menor volume de pulmão
• Menor ventilação
colateral
•
•
•
Complacência de
parênquima
pulmonar
RN – 0,003 a 0,005 l/ cmH2O
Adulto – 0,1 a 0,2 l/ cmH2O
Complacência específica =
1,1 ml/cmH2O/Kg
Constante de Tempo
 É o tempo necessário para que ocorra um equilíbrio de
pressões na via aérea e nos pulmões e ocorram as
trocas gasosas.
 A constante de tempo é o tempo necessário para
encher ou esvaziar os pulmões.
 Vale tanto para inspiração quanto expiração.
 CT = Resistência x Complacência
Volume
Tempo
Volume
Tempo
Volume
Tempo
Se complacência baixa preciso de menos tempo para atingir o equilíbrio de pressão. Se
resistência aumentada preciso de mais tempo.
Respiração Normal
 Ventilação
 Oferta de O2 adequada precisa chegar ao alvéolo.
 Ventilação/Perfusão:
 O O2 precisa ser exposto ao sangue capilar pulmonar.
 Difusão:
 Esta interface alvéolo-capilar precisa ocorrer por tempo
suficiente.
Hipoventilação
 Inadequada ventilação
alveolar para manter a
demanda metabólica;
O2
CO2
N H2O
CO2
 O volume minuto está
diminuído mesmo na
vigência de adequada
circulação pulmonar.
 VM = VC X FR
 O aumento da PACO2 leva
a uma queda secundária da
PAO2
Hipoventilação
 Diferença Alvéolo-arterial de O2
P(A-a)O2 = [(PB – PH2O) x FiO2 – PaCO2/0,8] – PaO2
P(A-a)O2 = [(700 – 47) x FiO2 – PaCO2/0,8] – PaO2
 Valores normais
 FiO2 21% => 5 – 15 mmHg
 FiO2 100% => 50 – 100 mmHg
Hipoventilação
 Valores normais com presença de hipoxemia são
indicativos de hipoventilação pulmonar.
 O aumento da D(A-a)O2 indica deficiência na troca
alvéolo-capilar devido comprometimento do
parênquima pulmonar.
Distúrbio V/Q
 A relação V/Q pode variar de:
 Zero - unidade perfundida mas não ventilada – shunt;
 Infinito - unidade ventilada mas não perfundida –
espaço morto.
Distúrbio V/Q
Difusão
 Difusão depende:
 Área de troca;
 Espessura da membrana;
 Gradiente de pressão parcial entre o alvéolo e o capilar.
Distúrbio de Difusão
 Dificuldade em se
manter as trocas gasosas
entre o alvéolo e o
capilar pulmonar;
 Devido a deposição de
líquido ou outras
substâncias na
membrana alveólocapilar.
Transporte Gasoso
 O O2 dissolvido no plasma combina-se com a
hemoglobina para que ocorra o transporte gasoso.
 O transporte de O2 pode ser alterado por várias
situações com anemia, diminuição do fluxo sanguíneo
para os tecidos, fatores que alteram a afinidade da
hemoglobina pelo O2 .
Curva de dissociação da Hb
 Fatores que desviam a
curva para a direita e
diminuem a afinidade do
O2 pela Hb
 Aumento da
temperatura
 Redução pH /
aumento da pCO2
 Aumento de 2,3 DPG
 Fatores que desviam a
curva para esquerda e
aumentam a afinidade do
O2 pela Hb
 Redução da
temperatura
 Aumento pH /
diminuição da pCO2
 Redução de 2,3 DPG
 Hemoglobina fetal
Referencial Bibliográfico
 Carvalho W. B., et. al.; Aspecto Anatômicos e Funcionais da
Criança em Ventilação Normal e Ventilação Pulmonar Mecânica.
Ventilação pulmonar mecânica em Neonatologia e pediatria. 2ª
edição – São Paulo Editora Atheneu, 2005.
 Miyoshi, M. H., et. al.; Distúrbios respiratórios no período
neonatal. São Paulo. Editora Atheneu, 1998.
 Assisted Ventilation of the neonate. 5th Edition – Missouri
Elsevier, 2011.
Nota do Editor do site, Dr. Paulo R.
Margotto
Consultem também!
Desenvolvimento Pulmonar e Fisiologia Respiratória no
Período Neonatal
Autor(es): Karina Nascimento Costa
“O conhecimento da fisiologia
e da fisiopatologia do
sistema respiratório dos neonatos
forma a base do cuidado
individual que otimiza a evolução
pulmonar e o neurodesenvolvimento
dos nossos vulneráveis pacientes”
Kesler & Abubakar
In: Assisted Ventilation of the Neonate
Desenvolvimento e injúria
das vias aéreas
Thomas Shaffer (EUA).
Realizado por Paulo R.
Margotto e Martha Vieira
 Com o desenvolvimento, ocorrem alterações na fisiologia das vias aéreas
(VA) e nas propriedades mecânicas das VA afetando as dimensões e a
mecânica das VA quando expostos a pressão positiva. Não somente ocorre
estiramento das VA afetando o tecido muscular, mas também ocorre
injúria/dano epitelial que exerce significativa influência no tônus muscular.
As alterações na mecânica das VA influenciam o manuseio clinico e os
parâmetros da ventilação mecânica (VM). É de extrema importância a análise
de todos estes fatores quando submetemos um RN à ventilação, pois uma
melhora momentânea das trocas gasosas pode acarretar sérias consequências
futuramente.
Avaliação da severidade clínica nos recém-nascidos sob
assistência respiratória/escore preditivo de
morbimortalidade
Autor(es): Paulo R. Margotto
Capítulo do livro Assistência ao Recém-Nascido de Risco, ESCS, Brasília, 3ª Edição

P(A-a)O2 próximo de zero ou com valor negativo indica erro laboratorial (ou o paciente está
respirando uma mistura enriquecida de O2 ao invés de ar ou a PaCO2 está falsamente alta; nunca
interprete o valor do P(A-a)O2 sem conhecer a FiO2.

O P(A-a)O2 tem sido utilizado para avaliar o progresso da doença pulmonar, assim como um guia
na instituição da assistência respiratória ou desmame do respirador.
Capítulo do livro Assistência ao Recém-Nascido de Risco, ESCS, Brasília, 3ª Edição
Oximetria de
pulso/capnografia:oxigenação
ótima
Paulo R. Margotto
Tipo de Hemoglobina: a Hemoglobina fetal (HbF) desvia a curva para a esquerda, enquanto que a
Hemoglobina do adulto desvia para a direita (Figura).
Hipotermia: Desvia para a esquerda (razão pela qual o bebê hipotérmico tem uma cor vermelho vivo,
podendo inclusive desorientar o médico, pensando que o RN está bem(Figura)
Hipertermia: Desvia para a direita (Figura)
Alcalose: Desvia para a esquerda (figura.)
Acidose: Desvia para a direita (figura)

Sob circunstâncias normais, estes fatores trabalham para o benefício fisiológico do
organismo. Por exemplo: o metabolismo dos tecidos produz mais Hidrogênios e CO2 que resultam
num discreto desvio da curva de disssociação para a direita, resultando assim quantidades
aumentadas de O2 aos tecidos. Agora, um desvio súbito e grave para a direita , ocorre uma
diminuição resultante no O2 disponível ao tecido, devido a uma diminuição do teor de O2 (veja a
frente).O aumento da afinidade da Hemoglobina pelo O2 é controlado por uma enzima, a 2, 3 Difosfoglicerato (2, 3 - DPG) que modula a afinidade pelo O2 através da ligação com a
Desoxihemoglobina, reduzindo, assim, a quantidade de Hemoglobina disponível para ligação com o
O2.

Quando há um aumento no 2, 3 - DPG intraeritrocitário, a curva desvia para a direita,
facilitando a liberação de O2 aos tecidos (tem sido encontrado aumento de 2, 3 - DPG na anemia,
doença cardíaca e doença pulmonar).
Assistência respiratória ao recémnascido
Autor(es): Jefferson Guimarães Resende,
Paulo R. Margotto
Capítulo do livro Assistência ao Recém-Nascido de Risco, ESCS, Brasília, 3ª Edição
Conceitos da fisiologia respiratória:
- Complacência:

É a propriedade de distensibilidade pulmonar e da parede torácica (expressa a variação de
pressão necessária para permitir o acesso de determinado volume gasoso nos pulmões). Um RN
sem doença pulmonar tem complacência que varia de 3 a 6 ml/cm H2O ou seja, após encher o
pulmão, cada vez que colocarmos mais 3 a 6 ml de gás no seu interior haverá incremento de 1 cm
água na pressão de distensão. Por outro lado, em um RN com DMH, que caracteristicamente
apresenta uma diminuição da complacência pulmonar (0,5 ml a 1 ml/ cm H2O), se quisermos
aumentar o volume pulmonar em 6 ml, devemos aumentar a pressão de distensão em 6 a 12 cm de
água.
- Resistência:

É uma medida da capacidade, inerente das vias aéreas, de resistir à entrada de ar.
O RN,
principalmente o prematuro, com suas vias aéreas estreitas, impõe significativa resistência à
circulação de gases. A necessidade de intubá-los com tubos de 2 a 2,5 mm de diâmetro interno
impõe grande dificuldade de fazermos com que a pressão de distensão imposta pelo respirador
atinja os alvéolos, no tempo reservado à inspiração; assim, devemos usar o tubo endotraqueal de
maior diâmetro interno possível, o menor comprimento do tubo, reduzir ao máximo a velocidade do
fluxo de gases no interior do tubo através da redução do fluxo de admissão de gases (FAG) de
gases no circuito do respirador.
A resistência é expressa em cm de água /L/seg. RN intubados têm resistência entre 50 e 150
cm de água/L/seg. (sem o tubo: 20 a 40 cmH2O/L/seg.). Quanto maior a resistência, menor a
possibilidade do volume esperado atingir o alvéolo (o pulmão se enche lentamente).Como interpretar a Resistência:
No RN consegue-se passar l litro de gás através de sua via aérea em 1 segundo, desde que seja
exercida uma pressão de até 40 cm de H2O (RN sem tubo) ou até 150 cm H2O (RN com o tubo
endotraqueal).
- Constante de tempo:

É o tempo requerido para equilibrar as pressões entre a via aérea e o alvéolo (por definição, uma
constante de tempo é o tempo necessário para que a pressão intra-alveolar atinja 63% da pressão da
via aérea), sendo definida como o produto da complacência pela resistência. A constante de tempo
traduz a velocidade com que uma unidade pulmonar se enche ou se esvazia; quando atingida esta
pressão de equilíbrio (o que ocorrerá entre 3 a 5 constantes de tempo), não haverá mais a
modificação no fluxo ou no volume. Quanto maior a complacência, maior o tempo necessário para
encher o pulmão; quanto maior a resistência, maior a dificuldade para o gás passar através das vias
aéreas; ambas interferem na velocidade com que a pressão dentro do alvéolo se iguala àquela
existente no circuito de ventilação.
Na doença da membrana hialina (DMH) a constante de tempo é pequena, pois a complacência é
pequena (assim podemos distribuir o gradiente de pressão para dentro dos pulmões em um menor
tempo do que numa situação de complacência normal).
Na Aspiração Meconial a constante de tempo é maior, devendo ser proporcionado um tempo
inspiratório prolongado para que o equilíbrio pressórico seja atingido entre a via aérea e os
alvéolos. A dificuldade em ventilar um RN com Aspiração Meconial se deve ao fato de que, como
alguns alvéolos estão mais obstruídos (constante de tempo maior), do que outros (constante de
tempo menor), ao propiciarmos um tempo inspiratório curto, estaremos ventilando apenas áreas não
obstruídas e ao propiciarmos um TI longo, estaremos correndo o risco de hiper-distender as
unidades alveolares desobstruídas.
Aplicando os mesmos conceitos de constante de tempo, sabemos que devemos permitir um tempo
adequado para que haja esvaziamento do alvéolo. Quando há diminuição da complacência
pulmonar (maior tendência retrátil pulmonar) como na DMH, o esvaziamento alveolar é mais
rápido; já na condição em que se observa aumento da resistência, como na Aspiração Meconial, o
esvaziamento alveolar é mais lento e, neste caso, é necessário um tempo expiratório maior, caso
contrário se cria condições para haver aprisionamento de ar nos alvéolos (air trapping).
Assim, levando-se em consideração os conceitos expostos, devemos calibrar os parâmetros do
ventilador baseados nas necessidades de troca do RN, e em acordo com a doença que o levou à
ventilação pulmonar mecânica.